車載HMI設(shè)計近年來成為一個熱門領(lǐng)域。許多朋友對HMI設(shè)計感興趣，卻苦于不知如何入手，不了解HMI設(shè)計的基本原則和規(guī)范。有人誤以為HMI設(shè)計僅是設(shè)計類似iPad的界面，認為可以直接應用移動端或Web端的規(guī)范，這是不正確的。HMI設(shè)計擁有其獨特的設(shè)計規(guī)范。本文旨在介紹HMI端的設(shè)計系統(tǒng)和原則。當然，這些規(guī)范主要用于參考，特殊情況下可以適當打破這些規(guī)則。
在當前的駕駛環(huán)境中，自動駕駛尚不能完全取代人工駕駛，駕駛者在行車過程中仍需保持對路況的高度注意，因此確保駕駛安全是設(shè)計的首要前提。本文將主要介紹視覺部分的設(shè)計考量，關(guān)于車載交互的詳細討論將在后續(xù)文章中更新。
在以駕駛安全為前提的設(shè)計中，需要確保內(nèi)容的易讀性，目標的易用性，以及界面元素的一致性，從而滿足用戶在全場景下的體驗需求。
一致性
：設(shè)計系統(tǒng)提供了一套統(tǒng)一的視覺和功能組件，確保不同的產(chǎn)品、頁面和功能在視覺表現(xiàn)和用戶體驗上具有高度一致性。這不僅減少了用戶的學習成本，也加強了品牌的整體形象和專業(yè)性。
提高效率
：設(shè)計系統(tǒng)中的可重用組件和明確的設(shè)計指南可以大大減少設(shè)計和開發(fā)的工作量。設(shè)計師和開發(fā)者可以快速采用預定義的元素來構(gòu)建新功能或改進現(xiàn)有功能，無需從零開始。這有助于縮短項目時間線，實現(xiàn)產(chǎn)品的快速迭代。
易于維護
：當所有設(shè)計元素和代碼都遵循一個統(tǒng)一的系統(tǒng)時，維護和更新變得更加簡單和高效。例如，如果需要更新品牌顏色或修改按鈕樣式，只需在設(shè)計系統(tǒng)中進行更改，相關(guān)變更即可自動應用到所有使用這些元素的地方。
提高跨團隊協(xié)作
：設(shè)計系統(tǒng)作為一個共享的資源庫，可以幫助不同的團隊成員（如設(shè)計師、開發(fā)者、產(chǎn)品經(jīng)理等）更好地協(xié)同工作。一個擁有詳細文檔和標準的系統(tǒng)確保每個團隊成員都能理解和正確使用組件，減少溝通成本和誤解。
適應性和可擴展性
：良好的設(shè)計系統(tǒng)具備高度的適應性和可擴展性，能夠隨著公司和產(chǎn)品的發(fā)展而成長。隨著新需求的出現(xiàn)，設(shè)計系統(tǒng)可以持續(xù)更新和擴展，新的設(shè)計元素和組件可以被添加進來，而不會破壞現(xiàn)有的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
提升用戶體驗
：統(tǒng)一和標準化的用戶界面組件不僅可以加速開發(fā)流程，還可以直接提升最終用戶的體驗。一致的界面和預測性的交互可以幫助用戶更快地適應軟件，提高用戶滿意度。
談到設(shè)計系統(tǒng)，我們不得不提原子設(shè)計。原子設(shè)計是由Brad Frost于2013年提出的一種設(shè)計系統(tǒng)方法論，它將界面設(shè)計分解為更小的組件，目的是提高工作效率和保持設(shè)計一致性。原子設(shè)計包括五個層次：原子、分子、組織、模板和頁面。
原子
：設(shè)計中最小的可復用單元，包括顏色、字體、圖標等基礎(chǔ)元素。
分子
：由原子組合形成的更復雜元素，例如按鈕、輸入框等具有特定功能的組件。
組織
：由分子和原子構(gòu)成的模塊，承載更復雜的功能和信息結(jié)構(gòu)。
模板
：將原子和分子組合成的布局框架，定義頁面結(jié)構(gòu)和內(nèi)容區(qū)域的排版。
頁面
：結(jié)合模板和具體內(nèi)容，形成最終的界面設(shè)計。
接下來步入正題，本文將詳細講述HMI的視覺樣式指南，內(nèi)容包括顏色、布局、排版和圖標。
由于駕駛環(huán)境復雜多變，如地下車庫、隧道、陰雨天、陽光刺眼的晴天、白天及夜晚，設(shè)計時需考慮不同光照條件下的可讀性。文本與背景色的對比度應滿足特定標準，建議對比度大于7:1，至少應為4.5:1。這些數(shù)字區(qū)間的依據(jù)是什么呢？參考WCAG（網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容無障礙指南），這些標準旨在為視障人士提供更好的體驗，同時也便于普通人使用。汽車作為面向大眾的產(chǎn)品，應考慮視障用戶的需求。在不佳的使用場景下（如強烈陽光或昏暗環(huán)境中），我們也可能經(jīng)歷暫時性的視覺障礙，難以清晰感知內(nèi)容。
根據(jù)WCAG，對比度應符合AA級與AAA級的標準。AA級要求小文本與背景的對比度至少為4.5:1，大文本與背景的對比度至少為3:1。AAA級則要求小文本與背景的對比度至少為7:1，大文本與背景的對比度至少為4.5:1。
根據(jù)WCAG，小文本指的是字號在19px以下的粗體文本，或者字號在24px以下的常規(guī)體文本。大文本則是指字號至少為19px且為粗體的文本，或者字號為24px以上的常規(guī)體文本。在HMI設(shè)計中，最小文本字號定為20px，字重為常規(guī)。因此，文本與背景的對比度不應低于4.5:1。同時，對比度也不宜過高，因為過高的對比度可能導致閱讀疲勞，降低閱讀效率。在深色背景下，文本與圖形的對比度建議不要超過18:1。您可以通過以下鏈接訪問一個網(wǎng)站，以計算文本與背景的對比度：https://www.siegemedia.com/contrast-ratio#%23272e3b-on-%231868de
HMI設(shè)計主流趨勢是采用深色背景，這在夜間或光線較暗的環(huán)境中可以減少屏幕亮度對視野的沖擊，并有效減少陽光及其他光源的反射。在深色背景上，鮮艷的色彩（如紅色、藍色等）更加突出，便于駕駛員快速識別重要信息。在使用深色背景時，應避免大面積使用純白色，以免過度吸引用戶注意力。
然而，隨著屏幕硬件技術(shù)的進步，越來越多的車機系統(tǒng)開始采用淺色背景。這樣做不僅能在保持高對比度的同時有效控制反射和眩光，還確保了淺色背景在各種光線條件下的良好可讀性。由于手機和平板設(shè)備普遍采用淺色背景，用戶已習慣此類界面，這一習慣也推動了車機頁面設(shè)計向淺色背景的轉(zhuǎn)變。
在界面設(shè)計中，中性色主要用于文字、背景、邊框和分割線，通過中性色的明度差異來營造空間的縱深感。在視覺感知中，明度較高的顏色在Z軸上的位置看起來更高，這有助于區(qū)分不同層次。在深色背景下，應通過調(diào)整白色的透明度而非使用灰色來進行對比和層次區(qū)分。功能色代表特定的信息狀態(tài)，需符合用戶對色彩的基本認知，例如：成功用綠色表示、失敗用紅色表示、提醒用黃色表示、鏈接用藍色表示。同時，還需要設(shè)定合理的對比度和飽和度，以確保在駕駛環(huán)境下能有效識別這些顏色。
車機配色應避免大量使用鮮艷的色彩，以免過度吸引用戶的注意力。根據(jù)Munsell Color原理，顏色的飽和度和明度兩個數(shù)值越大，顏色越鮮艷。在車機配色中，我們需要遵循以下兩個規(guī)則：
1.越接近右上角的顏色越鮮艷，應避免使用這類顏色；
2.選色時應關(guān)注飽和度和明度，這兩個數(shù)值之和應盡量小于180（S飽和度 + B明度 ≤ 180）。同時，品牌色的合理應用能有效傳達品牌調(diào)性，但不建議大量使用紅色系作為品牌的功能色。
車機的屏幕尺寸與分辨率種類繁多，且車機涵蓋多種屏幕類型，如儀表屏、中控屏、副駕娛樂屏、后排娛樂屏等。接下來介紹幾款熱門車型的屏幕參數(shù)。
通過對主要汽車廠商車型的屏幕分辨率進行收集與分析，發(fā)現(xiàn)當前市面上主流的屏幕分辨率比例主要為16:9和8:3，這兩種比例合計覆蓋了72.39%的車型。因此，建議將這兩種比例作為屏幕適配的基準。
布局區(qū)域大于或等于1600dp時，建議使用12柵格系統(tǒng)。布局區(qū)域在720dp到1600dp之間時，建議使用8柵格。而當布局區(qū)域小于720dp時，則建議使用4柵格。
間距可以賦予頁面信息更有節(jié)奏的感覺，從而提升內(nèi)容的可讀性和閱讀效率。通過采用不同的間距，可以有效區(qū)分頁面的組織和內(nèi)容。
在設(shè)計師層面：制定間距規(guī)范可以有效減少決策和思考的時間，提高工作效率。
在開發(fā)層面：開發(fā)者不一定能夠準確辨識1dp的差異，但能夠明顯區(qū)分出8dp的差距。基礎(chǔ)間距以8dp及其倍數(shù)為增量（例如8dp、16dp、24dp、32dp、48dp等），這樣開發(fā)者無需每次都精確測量，同時也能減少誤差，提高設(shè)計稿的還原度。
在用戶層面：具有一致節(jié)奏和韻律的頁面更加美觀。依據(jù)親密性原則合理調(diào)整間距，可以使用戶更加輕松地感知和區(qū)分信息，從而提升用戶體驗。
谷歌Android Auto的布局間距采用8dp作為主要增量，而一些較小的組件則采用4dp作為增量。間距規(guī)范共設(shè)定了九種數(shù)值，分別為P0至P8。
小tips：為了更好地對齊并留出足夠的間距，較小的組件可以使用4dp和12dp的間距，但需謹慎使用。對于信息較少的頁面（如缺省頁、登錄頁等），使用96dp的間距可能無法很好地滿足留白需求，此時可以考慮使用120dp、160dp或200dp等其他間距數(shù)值。細心的朋友可能會注意到，在以8dp為基準單位定義間距時，40dp和56dp這兩個數(shù)值并未包括在內(nèi)，盡管它們都是8的倍數(shù)。例如，16dp是8dp的2倍，間距變化較為明顯。然而，將56dp與64dp進行比較時，64dp僅比56dp大1.4倍，兩者間的差異相對較小。設(shè)計師在定義間距規(guī)范時需要遵循倍數(shù)規(guī)則，同時也應考慮頁面的美觀和用戶體驗，避免過于呆板地遵守規(guī)則。
定義間距沒有絕對的標準，主要取決于最小單位，如4dp、5dp、6dp、8dp等，具體選擇哪個取決于產(chǎn)品的定位和內(nèi)容的形式。重要的是，所有間距需要基于最小單位并以倍數(shù)的形式規(guī)律排列，以保證元素間有良好的節(jié)奏感。
文字是界面設(shè)計中非常重要的信息元素，其字體選擇、字階、字重、顏色及行高都是影響視覺可讀性和閱讀效率的關(guān)鍵因素。對于字體的選擇，建議在中文排版中使用思源黑體，而英文則使用Roboto。在中英文混排的情況下，應統(tǒng)一使用系統(tǒng)中文字體；在純英文排版時，則統(tǒng)一使用系統(tǒng)的英文專用字體。
字階在界面設(shè)計中用于區(qū)分內(nèi)容的主次關(guān)系，合理的字階應用決定了內(nèi)容的節(jié)奏和秩序。為了構(gòu)建穩(wěn)定且具有良好可讀性的字階設(shè)計，根據(jù)IDX & 同濟（2020）百度Apollo中控視覺基礎(chǔ)研究項目、谷歌Android Auto和華為車機UI設(shè)計規(guī)范的研究成果，我們可以發(fā)現(xiàn)字號通常以4的倍數(shù)遞增，且最小字號不應小于20（標簽類輔助文案應謹慎使用），正文字號最小為24。文本的主副層級應通過4至8的字號差距來區(qū)分。對于需要用戶閱讀和處理的重要信息，每個段落的文字數(shù)量不應超過20字，以確保用戶可以在2秒內(nèi)閱讀完畢（700字/1分鐘)
對于需要用戶關(guān)注的文本信息，可以通過調(diào)整字重來突出內(nèi)容。建議使用Regular或Medium字重，這樣的字重使文本看起來更清晰和舒適。相比之下，更粗的字體不易辨認，可能會影響閱讀速度，導致駕駛員分心，同時也可能引起視覺疲勞。
行高是指上邊框、下邊框加上字號高度的總和，可以想象成一個包裹在字體外面的透明盒子。行高主要針對多行文本；對于單行文本，使用默認的Auto行高即可。在設(shè)計頁面時，由于文字會有不同的字號構(gòu)成，便于閱讀的考慮通常會設(shè)定適當?shù)男懈摺２煌男懈邔ξ淖值囊鬃x性影響較大。
文本的行高一般設(shè)置為字號的120%-150%，然而由于字階規(guī)范中包含多個字號，不易確定具體每個字號應使用120%還是150%的行高。行高的具體比例與字號密切相關(guān)：字號越小，建議的行高比例越大；反之，字號越大，折行的概率通常越小。
根據(jù)Ant Design的經(jīng)驗，行高可以設(shè)置為字號加8。雖然這種動態(tài)變化的字號與固定加8的方法看起來可能顯得死板，實際上它非常有效。例如，20px的字號加8等于28px行高，這是字號的1.4倍；56px字號加8則為64px行高，約是字號的1.14倍，符合‘字號越小，行高越大’的原則。這樣的規(guī)范使得設(shè)計師和開發(fā)者可以更方便地調(diào)整行高。
為保證普通文本在黑白背景下的清晰可讀，根據(jù)WCAG的AA級與AAA級標準，文本與背景的對比度應設(shè)定在4.5:1至7:1之間。
在深色背景上，建議通過調(diào)整純白色文本的透明度來創(chuàng)建一致且強烈的視覺層次結(jié)構(gòu)，而不是使用純灰色。根據(jù)IDX & 同濟 (2020) 百度Apollo中控視覺基礎(chǔ)研究項目、谷歌Android Auto和華為車機UI設(shè)計規(guī)范，建議設(shè)置一級文本的透明度為100%-90%，二級文本的透明度為70%-60%，三級文本的透明度為40%-30%。
在初學圖標尺寸規(guī)范時，我發(fā)現(xiàn)不同的文章和文檔對圖標尺寸單位的定義各不相同，有的使用像素，有的使用毫米，這讓我一度感到困惑。后來，我查閱了相關(guān)的換算方法。根據(jù)華為車機UI設(shè)計規(guī)范，圖標的最小尺寸建議為7mm，推薦9mm。由于不同車企的車機屏幕分辨率各異，計算出的像素值也會有所不同。以三個熱門車型為例，計算一個7mm圖標相當于多少像素：
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問界M7中控屏：15.6英寸、1920x1080、PPI：142，7mm≈39dp
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特斯拉Model Y中控屏：15英寸、1920x1080、PPI：147，9mm≈41dp
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小米SU7中控屏：16.1英寸、3072x1920，PPI：225，9mm≈62dp
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將7毫米轉(zhuǎn)換為英寸，即7毫米 ÷ 25.4毫米/英寸 ≈ 0.276英寸。
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確定屏幕的PPI（每英寸像素密度），問界M7的PPI為142。
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計算圖標尺寸，即0.276英寸 × 142像素/英寸 ≈ 39.192像素，約為39像素。
盡管這些計算看似復雜，但在設(shè)計1倍圖稿時，通常可以將最小圖標尺寸控制在40dp至48dp之間，根據(jù)具體需求調(diào)整。對于追求精確的設(shè)計師，可以使用以下網(wǎng)站一鍵計算屏幕PPI和圖標像素：
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屏幕PPI計算器：https://config.net.cn/tools/PixelToPpi.html
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毫米到像素轉(zhuǎn)換器：https://pixelsconverter.com/millimeters-to-pixels#google_vignette
小tips：圖標的像素大小是基于PPI計算的。PPI是屏幕像素密度的度量標準，與屏幕的物理尺寸或分辨率無關(guān)。如果兩個屏幕的PPI相同，則它們顯示的圖標大小也相同。屏幕PPI越高，相同物理尺寸的圖標在屏幕上的像素尺寸也越大。隨著屏幕硬件技術(shù)的進步，車機屏幕的PPI將會逐漸提高。
為了確保觸控操作的高效性，車機頁面上的觸摸熱區(qū)必須比手機和平板電腦上的熱區(qū)大。較小的熱區(qū)可能導致駕駛者分心和誤操作。因此，最小熱區(qū)尺寸應設(shè)置為12x12mm（約等于67dp），而推薦的熱區(qū)尺寸為15.3mm以上（約等于86dp）。考慮到駕駛過程中可能的顛簸，可以在不改變觸控總面積的情況下，適當犧牲寬度以確保足夠的高度。
為避免元素熱區(qū)過近或重疊，需要在可觸摸目標之間預留足夠的安全距離。至少應保持3.5mm（約等于20dp）的熱區(qū)間隔。
有序統(tǒng)一的形狀可以強化圖標的識別性，以及提升品牌表達。通過信息圖形化，可以準確表達圖標的含義，同時避免鋸齒的出現(xiàn)。在確保圖標表意清晰的前提下，形式和筆畫應簡潔明了，去繁從簡，去除多余的細節(jié)。同時，需要定期檢測圖標以保證其識別性和可用性。圖標設(shè)計應保證大小、線條粗細、端點、拐角、傾斜角度及基本形狀的統(tǒng)一性。
Keyline柵格規(guī)范確保了圖標視覺尺寸的統(tǒng)一性，其大小、比例和復雜程度都得到了標準化和清晰化。柵格在圖標元素繪制時提供參考，并幫助建立清晰的內(nèi)容輪廓邊界。
為保持風格的整體一致性，圖標的所有線段端點默認采用與線段同寬的圓角端點。當端點為圓形時，為保證視覺上的統(tǒng)一性，圓形直徑應略大于線段寬度。通常情況下，線段的端點和可編輯節(jié)點坐標最好采用整數(shù)坐標。
建議圖標元素之間的間距不得小于默認線寬的4px。對于相對復雜的特殊圖標元素，間距的最小值應為線寬的1/2，即當默認線寬為4px時，間距不得小于2px。在設(shè)置間距時，建議使用偶數(shù)，并以2的倍數(shù)為參考值。
圖標中的線段傾斜角度應為15度的倍數(shù)，以保證與Keyline中的對角線或十字垂直交叉線保持平行。
本文主要圍繞HMI視覺樣式展開，整合了我平時遇到的一些問題、思考以及碎片化知識。希望這篇文章能為您提供新的思路，并幫助提升工作效率。如果文章有不足之處，歡迎大家交流和補充。
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